淺談伺服電機(jī)系統(tǒng)的重要功能
數(shù)控機(jī)床的伺服電機(jī)系統(tǒng)重要的功能是-輸出的速度和距離準(zhǔn)確付制輸入要求。為了-實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)基本包括電流控制環(huán)，速度控制環(huán)和位置控制環(huán)三環(huán)控制的系統(tǒng)。電流環(huán)-伺服系統(tǒng)的電流在動(dòng)態(tài)時(shí)為-波形; 速度環(huán)和位置環(huán)-伺服電機(jī)系統(tǒng)在任何時(shí)刻的輸出速度和位置準(zhǔn)確付制輸入信號(hào)要求的速度和位置。評(píng)估伺服系統(tǒng)往往從系統(tǒng)的靜特性、動(dòng)特性出發(fā)，具體性能進(jìn)行評(píng)估如下。
系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的分析
系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性是描述系統(tǒng)在輸入的作用下，輸出隨時(shí)間變化的情況。速度和電流控制系統(tǒng)，有數(shù)字和模擬兩種控制方法，可分別采用離散和連續(xù)的數(shù)學(xué)方法分析。工程上為了簡(jiǎn)化分析，根據(jù)香農(nóng)定理，選擇數(shù)字系統(tǒng)的采樣頻率f0，數(shù)字系統(tǒng)信號(hào)頻譜中的高頻率為fmax。這樣系統(tǒng)就可以按連續(xù)系統(tǒng)，用拉普拉斯傳遞函數(shù)的方法分析。
對(duì)輸出特性的要求
它是指被控制的伺服電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器的靜特性，根據(jù)這個(gè)特性，判斷在要求的速度范圍內(nèi)是否具有足夠的輸出轉(zhuǎn)矩以帶動(dòng)負(fù)載。是否有足夠的過(guò)載倍數(shù)使機(jī)械負(fù)載啟動(dòng)。一般伺服電機(jī)以轉(zhuǎn)矩作為主要參數(shù)。連續(xù)工作的轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)連續(xù)工作區(qū)。在起制動(dòng)及加減速時(shí)不得超過(guò)斷續(xù)工作區(qū)。為了能反向和在制動(dòng)下工作，伺服系統(tǒng)還需要具有四象限工作的特性。
速度環(huán)經(jīng)常采用的兩種控制方式
為了分析速度系統(tǒng)，把電流環(huán)近似為1; 由于伺服電機(jī)的軸端施加負(fù)載，所以伺服系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性受阻尼和慣性負(fù)載的影響。為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，pid算法是工程上經(jīng)常采用的方法，速度環(huán)經(jīng)常采用的有pi和ip兩種控制方式。本質(zhì)上，pi與ip都是比例—積分的關(guān)系。但pi控制軟件處理的順序是先比例、后積分，濮陽(yáng)車床數(shù)控改造，著重于比例; 而ip控制軟件處理的順序是先積分、后比例，著重于積分。
簡(jiǎn)易數(shù)控車床常見(jiàn)故障與處理
簡(jiǎn)易數(shù)控車床又叫經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，是在普通車床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，其自動(dòng)控制系統(tǒng)主要由單片機(jī)構(gòu)成，通過(guò)控制程序，控制機(jī)床的縱向及橫向進(jìn)給裝置及換刀裝置，自動(dòng)完成零件的加工。所以，簡(jiǎn)易數(shù)控車床仍是機(jī)電一體化設(shè)備，因而在出現(xiàn)故障時(shí)也要從機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制兩個(gè)方面綜合分析。
1．程序運(yùn)行后步進(jìn)電機(jī)抖動(dòng)不轉(zhuǎn)
這一現(xiàn)象一般是步進(jìn)電機(jī)或其控制系統(tǒng)斷相造成的。有可能是步進(jìn)電機(jī)本身故障也可能是其驅(qū)動(dòng)電路故障。首先檢查步進(jìn)電機(jī)的連接插頭是否接觸-，若接觸-，可將沒(méi)有故障的電機(jī)調(diào)換過(guò)來(lái)，以便驗(yàn)證電機(jī)是否-。若調(diào)換電機(jī)后仍不能正常工作，則說(shuō)明其控制部分不正常，可重點(diǎn)檢查驅(qū)動(dòng)板上的大功率三極管及其保護(hù)元件釋放二極管，一般情況下，這兩個(gè)元件
2．程序運(yùn)行中工作臺(tái)突然停止
這一現(xiàn)象一般是由機(jī)械故障引起的，但也可能是控制系統(tǒng)發(fā)生故障造成的。這時(shí)可先將工作臺(tái)退回-，重新啟動(dòng)加工程序，若工作臺(tái)總是運(yùn)行到某一位置時(shí)停止，應(yīng)該是傳動(dòng)系統(tǒng)的某一部位損壞、變形或被異物卡住等。首先斷電，然后檢查絲母與絲杠間隙或溜板鑲條是否太緊、滾珠絲杠的滾珠導(dǎo)槽內(nèi)有無(wú)異物、絲杠有無(wú)彎曲變形、步進(jìn)電機(jī)減速器內(nèi)柔性齒輪是否松動(dòng)或異物卡住等。若手動(dòng)盤車沒(méi)有異常，則是控制系統(tǒng)故障，應(yīng)按照故障1進(jìn)行檢查。
3．高速時(shí)步進(jìn)電機(jī)丟步
可能是驅(qū)動(dòng)電源電壓降低，使步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減小。應(yīng)重點(diǎn)檢查驅(qū)動(dòng)電源部分，當(dāng)高壓開(kāi)關(guān)三極管損壞后，高壓電源天法接通，高速時(shí)步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩減少而丟步。也可能某處機(jī)械故障，所以還應(yīng)檢查絲杠、絲母、溜板、步進(jìn)電機(jī)減速器等處。當(dāng)有部件彎曲、變形、或有異物時(shí)會(huì)使運(yùn)行阻力增大，低速運(yùn)行時(shí)現(xiàn)象不明顯，車床數(shù)控改造價(jià)格，但高速時(shí)則不能完全克服運(yùn)行阻力。
4．程序運(yùn)行結(jié)束刀具不回零點(diǎn)
一般是控制系統(tǒng)故障。刀具在進(jìn)給或在加工時(shí)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低，而程序回零點(diǎn)時(shí)，則要求快速退回。步進(jìn)電機(jī)高速運(yùn)行，采用高壓驅(qū)動(dòng)電源，以使輸出轉(zhuǎn)矩增大。控制高壓驅(qū)動(dòng)電源輸出的有一開(kāi)關(guān)三極管，當(dāng)開(kāi)關(guān)三極管損壞后，高速回零點(diǎn)時(shí)高壓電源打不開(kāi)，步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩不夠，致使刀具不回到零點(diǎn)。更換開(kāi)關(guān)三極管即可消除。
5．刀具返回零點(diǎn)時(shí)越位
一般是機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行阻力太大引起。切削進(jìn)給時(shí)，車床數(shù)控改造聯(lián)系電話，刀架低速運(yùn)行，低電壓驅(qū)動(dòng)，步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩小，不-克服阻力造成丟步。而回零時(shí)步進(jìn)電機(jī)高壓驅(qū)動(dòng)，運(yùn)行速度高、轉(zhuǎn)矩大，又沒(méi)有切削阻力，步進(jìn)電機(jī)不丟步。這樣去時(shí)丟步而返回時(shí)正常就會(huì)造成不回零現(xiàn)象。這時(shí)可檢查步進(jìn)電機(jī)減速箱內(nèi)傳動(dòng)齒輪或步進(jìn)電機(jī)與絲杠之間傳動(dòng)齒輪上有無(wú)鐵屑異物，或溜板鑲條是否太緊使運(yùn)行阻力增大等。
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